新常態(tài)科學角度看世界

文、圖/壯歌德

新常態(tài)科學角度看世界

New normal scientific perspective of the world

文、圖/壯歌德

消費需求的膨脹，導致生產快速增長，誘發(fā)此類環(huán)境問題。其實，縱觀歷史，人類的存在就是一個持續(xù)消費的過程。人們靠消費來存活和享受生命，并不斷同鄰居以及各種各樣的名人比較消費水平。

人類如同阿米巴變形蟲，遇到好東西就一口吞掉。傳統(tǒng)經濟學認為“消費”惠及普羅大眾，是促進社會進步的靈丹妙藥。然而，從古典哲學和現(xiàn)代科學的角度來看，這種觀點都是極其錯誤的。

生物圈中的原子數(shù)目估算：

不同元素的原子 數(shù)目（×1040）液態(tài) 氣態(tài) 固態(tài)氧原子 4466 1003 67.7氫原子 8932氮原子 4530硅原子22.6鋁原子 6.7鐵原子 2.0鈉原子 2.9鈣原子 2.2錳原子 1.9鉀原子 1.7碳原子 0.9 0.06

人們通過重組物質的方式來消費。理論上，地球可用的物質總量用原子數(shù)目來表示的話，總數(shù)為19041x1040。其中海洋中氫原子個數(shù)為8932x1040，海洋中的氧原子個數(shù)為4466x1040，空氣中的氧原子個數(shù)為1003x1040，巖石和植被中的氧原子個數(shù)為68x1040。從這一角度來看，碳原子數(shù)量非常少，固體中僅含0.06x1040個，涵蓋所有的生物質，而氣體中包含0.9x1040個。而且，在人類將碳氫鍵轉化為碳氧鍵的過程中，起關鍵作用的只有六角形碳原子。

工業(yè)革命的興起，改變了我們的地球。在那之前，在道爾頓于1802年發(fā)現(xiàn)原子之前，經濟學的基礎就已經成型。當時的經濟學家分析農產品和家庭手工業(yè)之間的周期性關聯(lián)（魁奈，1756年），并計算遠古時代獵人消費涉及的貨幣交換問題（史密斯，1776年）。當時，消費者和各國領袖關注的焦點都集中在價格的價格、收入和GDP的貨幣價值上。

近幾年科學不斷發(fā)展，人們得以采取更為客觀的方式進行觀察和計算。大到全球狀況，小到個人活動，上至肉眼可見范圍，下至原子活動，都可以觀察到。這些進展可將個人飲食，同全球性食物需求以及碳水化合物的化學反應聯(lián)系起來。

從地球上空俯瞰，生命的存在似乎是這樣一個過程：嘗試各種方法斷開碳氫鍵，以使碳原子同空氣中的氧原子結合形成碳氧鍵。新形成的碳氧鍵鍵能是碳氫鍵的兩倍。數(shù)十年前，化學家就發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象，并借此計算食物的“卡路里”和各類燃料中的“可用能”，包括三大化石燃料煤炭、石油、天然氣在內。簡單來講，單個碳氫鍵的鍵能約為4ev，單個碳氧鍵的鍵能在8ev以上。當一千克CH4分子（即天然氣）同O2發(fā)生化學反應時，反應前后兩種化學鍵之間的鍵能差總量為26兆焦，這部分能量可用來取暖、做飯和驅動器械。

當前，研究者開始應用現(xiàn)代科學來解釋經濟活動。從這一角度來看，將碳氫鍵轉化為鍵能更大的碳氧鍵（二氧化碳）的過程會釋放能量。過去二十年里，現(xiàn)代科學的進展，使得科學界觀察到分子中原子的拓撲性質（巴德，1991年）。與此同時，鍵能的含義可擴展為：分子內部電子電荷相互作用的一部分。一個CH4分子中四個碳氫鍵的鍵能總和為17ev，分子總能量為122ev。該分子同氧原子結合后，能量總和為471ev。此結合過程產生二氧化碳和水，而能量總和維持不變。然而，由于二氧化碳中的碳氧鍵更為穩(wěn)定，因而多余能量釋放出來，為人類所用。此為近年來出現(xiàn)的新型研究方法，其有效性有待進一步探究。

雖然遠古時期的人類并不了解這一過程的原理，但其帶來的明顯好處激發(fā)出人們對食物和各種形式的能源（包括牲口、火和化石燃料）的熱愛。

碳氫鍵的鍵能4ev

碳氧鍵的鍵能 8ev

當前，全球經濟、金融危機、不可思議的巨額債務、人類活動對氣候造成的影響引發(fā)廣泛關注，人們需要從全新的視角看待這些問題。以往，經濟學家、金融專家和各國領袖習慣了用貨幣衡量一切，如今他們必須面對現(xiàn)實，承認金錢再也不能代表一切。

著名雜志《經濟學人》發(fā)現(xiàn)無法將金錢同現(xiàn)實統(tǒng)一聯(lián)系起來，故而引進“巨無霸指數(shù)”這一概念。考慮到中國國情，此處用饅頭指數(shù)替代。簡要來說，含100千焦能量的均一碳水化合物的“饅頭指數(shù)”，可被視為一組碳氫鍵的集合。工人消耗這一集合并將其轉化為“工作”。

經濟學家可參考下圖的化學鍵轉換過程，以理解上述說法。假設每個碳氫鍵的價值為一張撕成兩半的50元紙幣，總價值為50元。在碳水化合物分子內懸掛著半張100元，氧分子內化學鍵也是一張撕成兩半的50元紙幣，但還包含半張游離的100元紙幣。當碳水化合物和氧氣發(fā)生化學反應時，原有化學鍵斷裂形成新的碳氧鍵，鍵能價值100元。

但分子電荷的總和是恒定的，反應過程釋放出分子“不需要”的能量。字典中對“熵”的定義即為“不可用的能量”。上述過程生成的主要化合物為二氧化碳，其分子內部的化學鍵十分牢固，熵值很高。

如果一個外星人正在觀察地球，他會很疑惑為什么人類在拼命推高生物圈的熵值。過去，小到個人飲食、大至工業(yè)對化石燃料的巨額消耗，我們致力于釋放能量，以促進經濟進步。然而，若將碳氫鍵看做通用貨幣，則人們的各項活動都可比作破壞50元來“拼湊”200元的過程。

CH4電子密度圖

現(xiàn)在我們必須承認這一過程同時也在不斷將有害物質排入穹頂之下，使大氣愈加污濁。

如果一個饅頭的價格是50分，則單個標準碳氫鍵價值6.64 x 10-24分。2014年人類消耗的碳氫鍵總數(shù)為1799 x 1037，若換算成貨幣，則當年人類活動總值為20萬億美元。按照傳統(tǒng)的經濟學算法，2014年所謂的全球GDP高達80萬億美元，若按照饅頭算法，僅人類活動制造的碳氧鍵就達40萬億美元。

2014年人類消耗的碳氫化合物和碳氫化合物中碳氫鍵總數(shù)為（1799 x 1037）（消耗過程產生碳氫化鍵）